国产替代、规模化应用、伦理与安全成为当前智能机器人产业的重要课题。
机器人的产业图谱逐渐扩展中,无论从零部件、机器人本体还是落地应用上,已逐渐扭转海外垄断的局面。国产品牌扎根技术脱颖而出,带领工业机器人行业从国外垄断走向国产个性化发展;商业机器人实现国产垄断;医疗机器人仍在提高性能、探索场景,新玩家不断加入中;人形机器人领域“新血液”频出。
上游:传感器、关节执行器成为新增探索高地。从人形机器人的制造成本上看,“感官”因涉及部位多、总体数量多,成为其最具价值的一部分。电机、减速器、丝杠、编码器、力矩传感器等组成的关节执行器关乎机器人的自由度,影响动作的精准度与灵活性。各类型传感器与关节执行器内的组件成为拟人化、可互动、灵活可靠的机器人的重要支撑。

中游:大模型与机器人本体结合提供感知交互新能力。机器人的技术创新任务主要在于人形机器人关键技术的突破,其中在人形机机器人本体上的重要技术任务在于开发基于人工智能大模型的人形机器人“大脑”与开发控制人形机器人运动的“小脑”。大模型作为最爆火的人工智能概念,推动了人形机器人大脑的形成,助力人形机器人具有人的感知、交互与决策能力;对于控制系统仍在切入中。
下游:工业、商业服务持续提高渗透率,家庭陪伴与医疗场景下技术持续革新成为最具潜力场景。从工业场景看,2021 年中国工业机器人密度为322 台/万人,按照目标2025年达到约500台/万人;目前,工业机器人主要用于搬运环节(超过50%)、焊接与清洁环节,主要领域集中于电子、汽车等重工业场景。因此,提高工业机器人在轻工业、分配加工等环节的渗透成为未来发展的主要课题。• 从全球商用机器人的出货量看,运输物流场景是使用智能机器人最多的商业场景,而服务业、农业机器人的出货量实现了翻倍的增长,成为商用机器人中渗透最快的场景。医疗机器人更是实现了突破性的增长,逐步占领一席之地。未来,受需求与技术影响,医疗、服务业中的家庭陪伴与养老将为商业机器人开拓新篇章。
技术趋势:大模型、数字孪生、群体智能等共创具身智能发展新篇章
大模型为人形机器人提供“大脑”功能,感知外界环节、拟人化进行思考处理任务需求,同时能利用大模型自动生成用于训练机器人的数据集以此缓解人形机器人缺乏训练数据的现状。未来,具身智能大模型的落地应用以支持机器人大脑、提高生成数据质量帮助机器人多场景训练成为重要发向,同时,大模型助力机器人形成精细的运动控制系统也称为研究的主要方向。
人形机器人的保有量仍有待提升,未形成规模化使用导致人形机器人在多样化应用场景的训练经验与数据积累有限。人形机器人结合数字孪生场景,可实现在不同地形和环境中进行不同环境的数据采集。目前,数字孪生模型的精细度、准确度与感知数据的准确性等有待提高。
群体智能是实现人形机器人在工业、商业服务等重要场景规模化应用的关键。目前, 软件架构的优化是推动群体智能发展的核心动力。例如,优必选在极氪5G智慧工厂开展的全球首例多台、多场景、多任务人形机器人协同实训中,创新性地提出了人形机器人群脑网络架构和人形智能网联中枢,为群体智能的实现提供了技术支撑。
应用趋势:核电站巡检、太空作业等新场景层出不穷,积极开拓中国机器人落地场景与全球版图
据国际数据公司(IDC)发布的报告显示,2023年中国服务机器人厂商的出口收入合计约15.1亿元人民币;根据IFR与中国海关数据,2023年中国工业机器人出口量达11.83万台,增速达86.4%。目前主要地区在亚洲及欧洲地区。中国机器人的商业化仍在持续开疆扩土中。
核电站场景面临辐射暴露的风险。在 核电站的运维管理中,传统的巡检机 器人大多功能单一,存在地形适应性 弱、复用性差等问题。目前针对核电 站场景的人形机器人可实现运动灵活、 自主避障、跟踪追踪等通用功能,也 可实现读取温箱设备等场景化的功能。
人形机器人可应用于化学、物理、医 药、生物等多种实验室场景,实现自 动化操作、精准实验、数据记录与分 析等功能,能够帮助科研人员规避风 险。目前,中山大学推出生物实验人 形机器人,深圳大学推出可呼吸暖体 假人,模拟人类的呼吸和体温为疾病 传播研究提供了重要实验工具。
人形机器人能够在空间站内部监测环境、维护设备、进行实验,能够在太空中行走、修复航天器、进行垃圾清理、地表探测、样本采集等重复性且有危险性的工作。近十年来,美国、俄罗斯等国家在持续推进太空机器人的研发与落地。中国已推出四款太空机器人,包含机械臂与飞行机器人。
智能机器人目前的主要发展方向为国产化替代, 如工业机器人。中国工业机器人的国产化主要 集中于中低端市场,对于高端工业机器人的核 心零部件如减速器、伺服驱动器等对设计精度 与加工工艺的要求较高,目前仍与海外领先厂 商有较显著的差距。同时,因切入时间问题, 智能机器人的算法模型起步较晚,如具身AI模 型、实时控制算法等与海外存在差距。 未来,国内对于机器人核心零部件的标准制定 仍需持续推动,同时在供应链整合的优势上应 注重机器人系统、模型算法、软件的开发,软 硬融合是未来机器人产业发展的重要趋势之一。
目前人形机器人行业仍面临大规模商业化难题。受技术发 展制约,虽然目前已有成品,但多处于实验室研发和测试 阶段。人形机器人在复杂环境下的可靠性、人机自然交互 的流畅性仍有待提高,例如在人群密集或动态变化的场景 中,其环境感知与决策速度、情感理解与表达的细腻程度 还难以满足实际需求。规模化落地难的第二个原因是高精 度零部件如先进传感器、高性能电机和减速器等的研发和 制造成本高昂,导致人形机器人售价难以被普通消费者和 中小企业接受。 未来,人形机器人的落地优先选择封闭场景,如工厂、学 校等,从政府侧应用场景为切入点,落地影响用户,逐渐 走入消费侧;出海打造全球影响力,围绕当地用户需求进 行定制化开发,同时建立合规体系。
人形机器人作为人工智能领域的重要发展方向,因其拟人化引发了诸多伦理与安全问题。从伦理角度来看,人形机器人可能引发对人类自身身份认同的冲击,其高度拟人化的外观和行为方式容易模糊人机界限,引发诸如机器人行为是否应遵循人类道德准则、如何防止对人无意或恶意产生影响等。在安全层面,人形机器人面临功能安全、网络安全、个人信息安全、数据安全、国家安全等诸多安全问题。为应对这些问题,应首先加强技术研发,确保机器人的可靠性和安全性。在研发验证到规模化落地的阶段内逐渐完善法律法规,明确人形机器人的权利与义务边界,同时开展伦理教育,引导公众正确看待人机关系,推动人形机器人在符合人类价值观的前提下健康、可持续发展。